Una massa di 1,0 kg di acqua alla temperatura di 25,0 °C è riscaldato in un forno a microonde da laboratorio per 10 minuti. La temperatura finale raggiunta dall'acqua è di 97,0 °C.
a) a Che potenza è stato regolato il forno prima di cominciare il riscaldamento?
b) immagine Invece di mettere nel forno 2,0 kg di acqua: quale sarebbe stata la temperatura finale raggiunta a parità di potenza di energia erogata?
Risposta [5,0 x 10^2W ; 61°C]
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Livello 1
L'acqua si trova allo stato liquido sia all'inizio del processo (25°) sia alla fine del processo (97°).
Sappiamo che il calore fornito dal microonde è:
Q= m*c_s*DT
dove:
m= massa acqua
c_s = calore specifico acqua = 4186 J/(Kg*K)
DT = variazione di temperatura
Inoltre:
Q = P* Dt
dove:
P= potenza del forno
Dt = intervallo di tempo
Uguagliando i primi membri delle due formule si ricava:
P= (m* c_s * DT) /Dt
Sostituendo i valori numerici:
DT= 72K
m= 1kg
Dt = 60*10 = 600s
c_s = 4186 J/(kg*K)
si ricava: P= 502W =~ 5, 0 *10² W
Possiamo determinare la temperatura raggiunta a parità di potenza ma con una massa d'acqua m= 2kg.
Possiamo esprimere la variazione di temperatura come:
DT= (P* Dt) /(m* c_s)
Sostituendo i valori numerici otteniamo:
DT= 36K (D°K= D°C)
Essendo la temperatura iniziale 25°C possiamo dire che la temperatura finale è:
25 + 36 = 61°C
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Genius II
Energia E = P*Δt = m*c*(ΔT)
P*60*10 = 1,00*4.186*(97-25)
p = 1,00*4.186*(97-25)/600 = 502 watt
la potenza di energia non esiste : esistono la potenza e l'energia disgiunte
A pari energia il ΔT dimezza e diventa pari a 36°C
A pari potenza e doppio tempo (doppia energia) il ΔT rimane lo stesso e pari a 72°C
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Genius II
